[发明专利]一种人工光型植物生长环境智能化控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种人工光型植物生长环境智能化控制系统的控制方法，所述控制系统包括云服务器以及多家植物工厂，所述植物工厂包含一台上位机和多个节点，各节点与上位机通信连接，这些节点按功能分为监控节点、控制节点、环境数据采集节点、营养液数据采集节点四类；其中：所述控制节点用于负责对环境设备进行调控；所述环境数据采集节点用于采集环境温度、湿度、CO₂浓度、光照数据并通过上位机上传至云服务器；所述监控节点用于对植物生长过程进行实时监控和记录；所述营养液数据采集节点用于采集营养液温度、PH值、电导率、溶解氧浓度、液位数据并通过上位机上传至云服务器；所述上位机用于负责相关控制指令下发并将各节点状态及数据上传至云服务器；

所述控制方法的具体步骤如下：

(1)由上位机对完成初始化自检的控制节点进行数据读取，进而从本地数据库读取相关控制节点的设置参数；

(2)若设定为智能控制模式，则利用监控节点对植物进行图像采集，并对图像进行预处理后输入至云服务器所训练得到的决策模型，输出得到关于植物生长情况的多个评价参数；

所述决策模型由云服务器负责训练得到，其通过获取监控节点、环境数据采集节点、营养液数据采集节点的数据，并对数据进行预处理后得到大量样本，进而利用样本通过开源机器学习系统TensorFlow进行训练，得到关于植物生长情况的决策模型，该模型从输入到输出由五个卷积层D1～D5、一个最大池化层、两个全连接层H1～H2和一个输出层依次连接组成，前两个卷积层后面均附带有池化层用以减少数据量；

所述卷积层D1中的卷积核尺寸为11×11，输入通道为3，卷积核数量为64，对卷积核进行步长为4×4的卷积操作，卷积层D1附带的池化层尺寸为3×3，取样步长为2×2；所述卷积层D2中的卷积核尺寸为5×5，输入通道为64，卷积核数量为192，卷积步长为1，卷积层D2附带的池化层尺寸为3×3，取样步长为2×2；所述卷积层D3中的卷积核尺寸为3×3，输入通道为192，卷积核数量为384，卷积步长为1；所述卷积层D4中的卷积核尺寸为3×3，输入通道为384，卷积核数量为256，卷积步长为1；所述卷积层D5中的卷积核尺寸为3×3，输入通道为256，卷积核数量为256，卷积步长为1；

所述最大池化层的尺寸为3×3，取样步长为2×2，输出至全连接层H1；所述全连接层H1的4096个数据与全连接层H2中的4096个神经元进行全连接，然后经由Relu激活函数处理后生成4096个数据，全连接层H2生成的4096个数据经过dropout处理后与输出层中的729个神经元进行全连接，经过训练后输出关于植物生长情况的多个评价参数；

(3)上位机读取环境数据采集节点和营养液数据采集节点的数据，并根据评价参数和设置参数对相关控制节点进行控制，即向控制节点下发相关控制指令。